Bitkisel yağlar ve bunlardan elde edilen yakıtlar içinde özellikle “ biyomotorin”
dünya çapında giderek artan ilgiye sahiptir. Fiziksel ve kimyasal özellikleri
bakımından termik motorlarda önemli bir yakıt kaynağı haline gelmiştir.
Bu çalışmada, yağ oranı az olmasına rağmen, Türkiye’deki ekim alanın fazla
olması sebebiyle rafine pamuk yağı tercih edilmiştir. Biyomotorin üretiminde en
yaygın yöntem olan transesterifikasyon yöntemi seçilmiştir.
Rafine pamuk yağından transesterifikasyon yöntemi ile elde edilen ham biyomotorin
saf su (distile su- SS) ve deiyonize su (SAS) ile yıkamaya tabi tutularak biyomotorin
elde edilmiştir. Biyomotorin fiziksel ve kimyasal ve yakıt özeliklerini inceleyerek
yıkama prosesinin yakıt özelliklerine etkisi ortaya konmuştur.

Anahtar Kelime: Pamuk Yağı, Biyomotorin, Yıkama Prosesi, Transesterifikasyon

GiRiŞ

Petrolün günümüz dünya ekonomi ve siyasetindeki önemi tartışılmaz bir gerçektir.
Kullanım alanının yaygınlığı, arz-talep dengesi içinde bu ürüne bağımlılığı
artmıştır ve sonuçta; bu özelliği ile petrol, yer küre içindeki diğer kaynaklardan
ayrılarak stratejik bir konuma gelmiştir. Petrolü gelişen sanayi ve endüstrileri
içinde kullanmaya başlayan ülkeler, petrolün bu stratejik önemini kavramış ve
hızlı nüfus artışı nedeniyle hızla artan enerji ihtiyacı, araştırma geliştirme
faaliyetlerini, alternatif enerji kaynaklarının geliştirilmesi üzerine
yoğunlaştırmışlardır (http://www.enerji.gov.tr).
Türkiye’nin enerji politikası; ülke enerji ihtiyacının amaçlanan ekonomik
büyümeyi gerçekleştirecek, sosyal kalkınma hamlelerini destekleyecek ve
yönlendirecek şekilde; zamanında, yeterli, güvenilir, ekonomik koşullarda ve
çevresel etki de göz önüne alınarak sağlanması olarak belirlenmiştir (Altın 1998).
Ülkemizde toplam enerji tüketimini yaklaşık % 47’si ham petrole bağımlıdır ve
petrol tüketiminin yaklaşık % 91,8’i ithalat ile karşılanmaktadır. Petrol ürünleri
toplam tüketimi içinde dizel yakıtı % 38,1 gibi bir paya sahiptir. Ülkemiz her yıl
23,2 milyon ton ham petrol ve 5,7 milyon ton petrol ürünü ithal etmektedir.
Bu yönüyle tarım ve taşımacılık sektöründe enerji açısından tam anlamıyla dışa
bağımlılık göze çarpmaktadır (Oğuz 2004).
Dünya’da enerji kaynaklarının giderek azalması, yenilenemeyen bu enerji
kaynaklarını gelecekte daha önemli bir stratejik konuma sokacaktır (Acaroğlu,
2003). Araştırmalarda elde edilen bulgulara bakıldığında, yeni alternatif yakıtlar
bulunmaması durumunda, dünyada büyük bir petrol krizi yaşanacağı tahmin
edilmektedir. Petrolün önemli bir kısmının motor yakıtı olarak kullanıldığı
düşünülürse alternatif motor yakıtları üzerine çalışmaların gerekliliği daha iyi
açıklanabilmektedir (Altın 1998).
Mevcut enerji kaynaklarının sınırlı olması ve yaşanan enerji krizlerinden sonra
yeni enerji kaynaklarına ilgi de artmaktadır. Bu kaynaklar arasında biyokütle en
büyük potansiyele sahiptir (Acaroğlu 2003). Bu biyokütle kökenli en önemli yakıt
dizel motorları için üretilen ve biyomotorin, diesel-bi,  biyo yakıt, di-Ester, yeşil
ester olarak adlandırılan alternatif yakıttır ve yaygın olarak kolza, soya, pamuk,
ayçiçek yağları metil ester ürünleri için kullanılmaktadır (Taşyürek 2004,
Ertekin 1995).
Biyomotorin, enerji bitkilerinden, hayvansal yağlardan ve kullanılmış yağlardan
metanol veya etanol gibi alkollerle esterleşmesi sonucu elde edilen alternatif ve
yenilenebilir nitelikli bir yakıttır. Dizel motorlarında saf olarak veya dizel yakıtı
ile karıştırılarak ve motorda herhangi bir değişiklik yapılmadan veya yapılarak
da kullanılabilmektedir. Bu yakıtın, dizel yakıtına göre emisyon değerleri
oldukça düşük olduğu için çevreyi koruyucu bir etkisi de mevcuttur (Acaroğlu
2003, Oğuz 2004). Günümüz çevre bilincinin hızla yayılması nedeniyle, bitkisel
yağların sülfür içermemesi ve çevreye zarar vermemesi de önemli bir alternatif
yakıt olarak kullanım imkanının araştırılmasına katkıda bulunmuştur (Altın
1998).
Bitkisel yağların içten yanmalı motorlarda ilk kez kullanımı yaklaşık 100 yıl
önce dizel motorun mucidi Rudolph Diesel yer fıstığı yağı kullanarak yapmıştır
(Meher ve ark. 2004).
Ülkemizin zengin biyokütle kaynaklarına sahip bir tarım ülkesi olduğu göz
önüne alınırsa, yenilenebilir enerji kaynaklarının alternatif motor yakıtı
üretiminde değerlendirilmesi büyük önem taşımaktadır. Bitkisel yağların termik
motorlarda alternatif yakıt olarak kullanılabileceği, özellikle 1980’li yıllarda
artış gösteren araştırmalarla belirlenmiş durumdadır (Mohammet 1995).
Dizel yakıtı yerine kullanılabilecek bitkisel yağlar, meyve çekirdeği ve tohum
yağıdır. Meyve çekirdeğinden yağ elde edilen hurma, şeftali; tohumundan yada
çekirdeğinden yağ elde edilen ise; soya yağı, susam yağı, ayçiçek yağı, kolza
yağı, aspir yağı, keten tohumu, pamuk tohumu, yer fıstığı yağı, mısır ve kenevir
tohumudur (http://www.fao.org.tr).
Dünya bitkisel yağ üretiminde lider bitki olan soyanın 189.2 milyon tonluk
üretimini, 56.1 milyon tonla pamuk çiğiti, 36.1 milyon tonla kolza ve 35.6
milyon tonla yer fıstığı izlerken, ayçiçeği 27.7 milyon tonla 5. sırayı almaktadır.
Diğer yağ bitkilerinin üretimi ise oldukça düşüktür. Halbuki, ülkemizde en
önemli yağ kaynağı olarak ilk sırayı 1310 bin tonla pamuk çiğiti, ayçiçeği  800
bin ton, yerfıstığı 85 bin ton, soya 85 bin ton, susam 22 bin ton, haşhaş 52 bin ton,
kolza 6500 ton, aspir ise sadece 170 ton ile sıralanmaktadır. Ayrıca yağ
üretimimizin % 40-45 kadarını  tek başına ayçiçeği sağlamakta, pamuk % 30,
soya % 13 ve mısır özü yağı % 5’lik paylar almaktadır (Kolsarıcı ve ark. 2005).
Bitkisel yağlar, içten yanmalı motorlarda özellikle dizel motorlarında önemli bir
yakıt kaynağı haline gelebilir. Bu yağların ısıtılması halinde viskozitesindeki
düşüş olabileceği için öncekinden daha rahat kullanılabilir. 63 oC sıcaklık
farkında bazı ham bitkisel yağların viskozitesi % 20 oranında azalmaktadır.
Bunların dezavantajı düşük sıcaklıklarda performans etkisi göstermeyen gliserin
içeriğine sahip olmalarıdır. Bu yağların düşük sülfür oranına sahip olmaları da
önemli bir avantajdır (Ýlkılıç 1999).
Yağların transesterifikasyonun da; yağ monohidrik bir alkolle (metanol, etanol,
v.b.) katalizör varlığında, ana ürün olarak yağ asidi esteri ve gliserin vererek
esterleşir (Ertekin 1995). Yağ metil esterine dönüştükten sonra yağın metil esteri
ile kendisi arasında bazı özellikleri de değişmektedir. Bu değişimin başında
viskozite gelmektedir. Esterleşme sonucu metil ester viskozitesi dizel yakıtına
yaklaşmaktadır (Ýlkılıç ve Yücesu 2002).
Biyomotorin saflığı motor yakıtı özelliklerini etkilemektedir. Özellikle yakıt
içindeki trigliserid ve kısmi gliserinlerin varlığı ciddi problemlere neden
olabilmektedir. Ayrıca yakıt, su, alkol, gliserin ve katalizörden arınmış
olmalıdır (Ertekin 1995).

MATERYAL METOT

Yapılan çeşitli araştırmalara göre kullanılan bitkisel yağlardan dizel yakıt
özelliğine en çok yaklaşabilen bitkisel yağın seçimi, bitkisel yağların yakıt
olarak kullanılmasında önem arz etmektedir. Bu amaçla bitkisel yağların yakıt
özelliklerinin birbirleriyle ve petrol esaslı dizel yakıtı ile karşılaştırılması
gerekmektedir. Ancak oksidasyon süresi çok düşük olduğundan kararsız bir
yapı göstermektedir. Ayrıca setan sayısı da düşük düzeydedir. Yüksek setan
sayısı, yüksek oksitlenme süresi, düşük viskozite, düşük donma noktası ve düşük
akma noktası gibi özellikler fındık, aspir, mısır, kolza, susam, pamukyağı ve
soya yağını dizel yakıtı olarak ön plana çıkarmaktadır. Ayçiçeği ve yer fıstığı
ise bunlardan sonra gelmektedir.
Ülkemizde geniş ekim alanı bulunan pamuk bitkisi son yıllarda üretim
maliyetlerinin çok olması ve pamuk bitkisi tohumundan üretilen yağın
alternatif kullanım alanları olmaması sebebiyle ekim alanı azalmakta ve
yerine alternatif ürünler yetiştirilmeye başlanmıştır.
Bu amaçla pamuk tohumundan elde edilen yağın alternatif motor yakıtı
olarak değerlendirilmesi düşünülmüştür (Çelik 2005).

Tablo 1. Ham pamuk yağının özellikleri (Çelik 2005)

Pamuk yağ oranının az olmasına rağmen Türkiye’deki ekim alanı olarak birinci
bir ürün olmakla birlikte kullanım alanının genişletilmesi açısından tohumundan
elde edilen yağ stoklarının azaltılması için çözüm yolları aranmaktadır. Bununla
birlikte alternatif kullanım alanı bulunamaması sebebiyle düşen pamuk üretimi
sebebiyle dışa bağımlılık artacak bu çalışma ile bu etkiyi de ortadan kaldırmak
için iyi bir alternatif ortaya çıkacaktır. Bu yağdan Biyomotorin üretimi çözüm
yollarından birisidir.
Bu çalışmanın amacı; bitkisel yağlardan rafine pamuk yağından
transesterifikasyon yöntemi ile elde edilen ham biyomotorin saf su (distile su-
SS) ve deiyonize su (SAS) ile yıkamaya tabi tutularak biyomotorin elde etmek;
elde edilecek biyomotorinin fiziksel ve kimyasal ve yakıt özeliklerini inceleyerek
yıkama prosesinin yakıt özelliklerine etkisi ortaya konacaktır (Çelik 2005).

Şekil 1. Transesterifikasyon akış şeması

 
Yapılan deneysel çalışma sonucu saf su ve sertliği alınmış su ile yıkanıp elde
edilen pamuk yağı metil esterleri ile ilgili aşağıda Tablo2 ’deki sonuçlar elde
edilmiştir.

Tablo 2. PYME ve referans yakıtların fiziksel, kimyasal ve yakıt özellikler

SONUÇ DEĞERLENDiRME

Biyomotorin kalitesi, üretim aşamasından son kullanım noktası olan yakıt
deposuna gidinceye kadar kullanılan ham yağ/atık yağ, katalizör maddeleri,
alkollerin saflığı ve özelliği, uygulanan üretim yöntemi, yıkama fazının niteliği,
gliserinin ayrıştırılması ve saflaştırılması, yakıtın depolanmasında ile ilgilidir.
Bu kaliteyi etkileyen işlemlerden biriside yıkama esnasında kullanılan suyun
özelliği ve uygulanan yıkama yöntemidir. Bu çalışmada yıkama fazında saf su
(distile su- SS) ve deiyonize su (SAS) kullanılmıştır. Yıkama esnasında SAS’ın
kullanımı ile SS’nin kullanımı karşılaştırıldığında kinematik viskozite,
yoğunluk, ısıl değer, bulutlanma noktası, akma noktası, parlama noktası,
kükürt içeriği, su içeriği, kül miktarı, karbon miktarı özelliklerinde sırası ile
SAS ile yıkamada % 1.51, % 0.22,  % 0.74, % 25.5, % 42.8, % 0, % 54.5, %
32.65, % 25.64, % 0.56 daha iyi çıkmaktadır.
Biyomotorin üretiminde yıkama esnasında saf suyun kullanılması gerek saf
suyun üretilmesi açısından gerekse maliyeti açısından problem teşkil etmektedir.
SAS ise basit bir filtreleme düzeneği ile üretilebilmektedir. Bu çalışmada
SAS’un gerek ekonomik yönden gerekse yakıt özelliğine etkisi yönünden yıkama
işleminde başarı ile kullanılabileceği tespit edilmiştir. Bundan sonraki
üretimlerde yıkama fazında biyomotorin üretim ünitesinde yıkama kısmına
şebeke suyundan elde edilecek deiyonize su montajı yapılarak biyomotorin
maliyeti daha aşağılara çekilebilecektir.

KAYNAKLAR

Acaroğlu, M. 2003. Alternatif Enerji Kaynakları, Atlas Kitabevi, Ýstanbul
Altın, R. 1998. Bitkisel yağların diesel motorlarında yakıt olarak kullanılmasının
deneysel olarak incelenmesi. Doktora Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara
Çelik, M., 2005. Biyodizel Üretiminde Yıkama Prosesinin Yakıt Özelliklerine
Etkisi, Yüksek Lisans Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya
Ertekin, S. 1995. Biyomotorin Üretiminde Rafinasyon Aşamasının Ýncelenmesi.
Yüksek Lisans Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ýstanbul
http://www.enerji.gov.tr.2004
http://www.fao.org.2005
Ýlkılıç, C. 1999. Çeşitli Alternatif Yakıtların Diesel Motoru Emisyonlarına
Etkilerinin Teorik ve Deneysel Ýncelenmesi. Doktora Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü,
Elazığ
ilkılıç, C., Yücesu, H.S. 2002. Değişik Enjeksiyon Basınçlarında Ayçiçek Yağı
Metil Esteri Ýle Dizel Yakıtı Karışımının Dizel Motoru Egzoz Emisyonlarına
Etkisinin Ýncelenmesi. Sayfa no. 182-193. 7. Uluslararası Yanma Sempozyumu,
Adana, Temmuz 17-18
Kolsarıcı,Ö., Gür, A., Başalma,D., Kaya,M.D., Ýşler, N.2005. Yağlı Tohumlu
Bitkiler Üretimi. Sayfa no. 409- 429. Türkiye Ziraat Mühendisliği 6. Teknik
Tarım Kongresi, Ankara,  3- 7 Ocak
Meher, L.C., Vidya Sagar, D., Naik, S.N. 2004. Technical aspects of biodiesel
production by transesterification- a review. Renewable and Sustainable Energy
Review: 1-21
Mohammed, A.A. 1995. Yakıt Olarak Bazı Bitkisel Yağların Motor
Performansına Etkileri, Doktora Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara
Oğuz, H. 2004. Tarım Kesiminde Yaygın Olarak Kullanılan Dizel Motorlarında
Fındık Yağı Biyodizelinin Yakıt Olarak Kullanım Ýmkânlarının Ýncelenmesi.
Doktora Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya
Taşyürek, M, 2004. Ýçten Yanmalı Motorlarda Biyomotorin Yakıtlarının
Geleneksel Yakıtlarla Emisyon Değerlerinin Karşılaştırılması, S.Ü. Fen
Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Semineri, Konya

Mehmet ÇELK1                Ali KAHRAMAN                Mustafa ACAROĞLU

1Öğr. Gör., Selçuk Üniversitesi, mehmetcelik@selcuk.edu.tr